波多黎各大學獲百萬美元資助：推動鋁材在太空領域的應用

2025年3月，南極熊獲悉，波多黎各大學馬亞圭斯分校（簡稱：RUM）通過America Makes獲得了美國空軍130萬美元的資助，用于推進鋁材在太空領域的應用研究。這項資金將支持價值300萬美元的Joint Aluminum Manufacturing Maturation（JAMM）項目，此項目由RUM與德克薩斯大學埃爾帕索分校（UTEP）合作開展。



對于RUM來說，這不僅是學術成就的體現(xiàn)，更是為波多黎各乃至整個航天工業(yè)注入新活力的重要一步。Ricky Valentín-Rullán教授表示：“這一資助對我們大學而言是一個重要里程碑，它不僅推動了創(chuàng)新和領導力，還讓學生有機會接觸金屬打印機，并學習如何確保零件在各種極端條件下承受機械應力。”

RUM的獨特優(yōu)勢：為什么選擇波多黎各作為這一研究的基地？
國家國防制造與機械中心（NCDMM）的項目工程師Jason Thomas解釋道：“波多黎各提供了一個獨特的環(huán)境，可以用來研究高添加劑材料在長期暴露于腐蝕條件下的表現(xiàn)�！边@種環(huán)境模擬了太空及地外行星上的苛刻條件，使研究人員能夠更好地了解材料的耐用性和適應性。



此外，RUM此前已獲得NASA 30萬美元的資助，這是NASA 600萬美元MOSAICS項目的一部分，支持非傳統(tǒng)合作伙伴參與太空研究。這些資金不僅幫助學校建立了新的實驗室，還引入了Renishaw AM 400系統(tǒng)等先進設備，為學生提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。

新實驗室的核心作用
RUM具有一個新實驗室，具備聚合物和復合材料3D打印功能，同時配備了Renishaw AM 400系統(tǒng)。盡管這套設備最早可追溯至2018年，但它在資格認證和測試任務中依然高度相關且需求旺盛。

一位業(yè)內(nèi)專家評價道：“這個項目不僅能為學生打開增材制造職業(yè)的大門，還能為國防部和America Makes帶來成本效益極高的投資回報。”更重要的是，這樣的小型實驗室是對大型研究機構工作的補充，擴大了高影響力研究的渠道，同時也為國家航天和國防部門培養(yǎng)了更多技術人才。

鋁材在航天領域的潛力
近年來，鋁材因其輕量化、高強度以及良好的耐腐蝕性能，在航天領域備受關注。例如，NASA Marshall曾參與HRL的7A77鋁合金研究，并在2023年領導了RAMFIRE項目。這一項目通過定向能量沉積（DED）3D打印技術開發(fā)了一種專用鋁材料，用于生產(chǎn)火箭噴嘴。

RAMFIRE團隊與Elementum 3D合作，成功打印出具有復雜內(nèi)部通道的航空噴嘴。這些噴嘴由單個部件構成，內(nèi)部通道寬度僅為1毫米，壁厚僅1.5毫米，展示了鋁材在精密制造中的巨大潛力。此外，由Paul Gradl牽頭的RAMFIRE項目還證明了鋁在火箭推進系統(tǒng)中的卓越性能。


△6061-RAM2鋁合金發(fā)動機

液態(tài)甲烷火箭發(fā)動機的突破
除了傳統(tǒng)燃料，液態(tài)甲烷正迅速成為現(xiàn)代火箭設計中的熱門選擇。以Broadsword發(fā)動機為例，這款由Masten Space Systems開發(fā)的推力達25,000磅的上級發(fā)動機采用了EOS系統(tǒng)和Elementum 3D的6061-RAM2鋁合金打印而成。它的輕量化設計和高效性能使其成為液態(tài)甲烷火箭發(fā)動機的理想選擇。

液態(tài)甲烷之所以受到青睞，是因為它在性能和效率之間取得了平衡。與氫氣相比，液態(tài)甲烷所需的燃料箱更小、更密集，同時仍能實現(xiàn)高比沖。此外，液態(tài)甲烷還有望在火星上實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)，從而為長時間任務和返回地球提供燃料保障。這也使得基于鋁材的增材制造方法如DED和LPBF技術對未來的太空探索尤為重要。

從月球風化層到深空探索
鋁材的應用前景不僅限于地球或近地軌道�？屏_拉多礦業(yè)學院正在探索如何從月球風化層中提取和熔化鋁，以便直接利用地外資源建造建筑或制造航天器。這一技術一旦成熟，將徹底改變?nèi)祟愒谠虑蚣捌渌�星球上的生存方式�?br />
在此背景下，RUM的新實驗室無疑將成為學生進入未來太空制造領域的起點。無論是新型合金的研發(fā)，還是3D打印技術的優(yōu)化，這一資助都將為波多黎各乃至全球的航天工業(yè)注入新的動力。

總結
波多黎各大學馬亞圭斯分校通過此次資助，不僅提升了自身的科研實力，也為航天工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻。從鋁材在太空領域的應用到液態(tài)甲烷發(fā)動機的創(chuàng)新，再到月球風化層的資源利用，這些研究都彰顯了增材制造技術在未來太空探索中的核心地位。更重要的是，這一項目為年輕一代科學家和工程師提供了實踐平臺，讓他們能夠在這一激動人心的領域中發(fā)光發(fā)熱�？梢哉f，RUM的這次資助不僅是一次科研投入，更是對未來的一筆戰(zhàn)略性投資。